CN111410417B - 一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置及其方法，该拉丝装置包括拉丝机构；拉丝机构包括夹爪和能够上下移动的机械臂，机械臂的一端连接有夹爪，夹爪用于夹紧光学纤维丝后进行牵引拉制。该拉丝的方法包括以下步骤：(1)将光纤预制棒在光纤拉丝炉中熔融拉丝下垂得到光学纤维丝，光学纤维丝经机械夹爪夹持；(2)移动位移滑块，机械臂上下移动牵引拉制光学纤维丝；(3)牵引后的光学纤维丝通过切刀进行定长切割。本发明通过夹爪点接触光学纤维丝进行牵引拉制，实现了光学纤维丝的拉丝过程更加稳定，减少了光学纤维丝在拉制过程中的表面接触和皮层破损，提高了光学纤维丝拉制的表面质量和丝径的稳定性。

Description

一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置及其方法

技术领域

本发明涉及光学纤维制造加工技术领域，特别是涉及的一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置及其方法。

背景技术

光纤传像元件，包括光学纤维面板、光学纤维倒像器、光学纤维光锥、光纤传像束以及微通道板等，是一种性能优异的光电成像元件，具有结构简单、体积小、重量轻、分辨率高、数值孔径大、级间耦合损失小、传像清晰、真实、传光效率高、在图像传输上具有光学零厚度以及能改善边缘像质等特点。光纤传像元件被广泛地应用于军事、刑侦、夜视、航天、医疗等领域的各种阴极射线管、摄像管、电荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)耦合、医疗器械显示屏以及高清晰度电视成像和其他需要传送图像的仪器和设备中，是本世纪光电子行业的高科技尖端产品。

光纤传像元件是将高折射率玻璃棒和低折射率玻璃管匹配组合，经过加热炉的高温加热软化后经过单丝拉制、一次复丝拉制、二次复丝拉制等过程制成单元纤维丝径小于6μm的光学纤维丝，然后再将成千上万根单元纤维丝径小于6μm的光学纤维经紧密堆积排列后，再经热熔压成型，然后扭转成型或拉制成型制备得到可传递图像的硬质光纤传像元器件。光纤传像元件中的每根光学纤维都具有很好的光学绝缘性，因此每根光学纤维都能够独立传光传像，而不受临近其它光学纤维的影响。光纤传像元件主要用于阴极射线管、摄像管、像增强器等需要传送图像的仪器和设备中，对产品制作工艺要求极高。特别是光学纤维丝的拉制过程是光学纤维类产品制备过程中的关键过程工序，其是将匹配好的光纤拉制预制棒在拉丝炉中高温加热软化，然后依靠重力下垂，再通过光学纤维丝的拉制牵引装置将软化下垂的光学纤维丝夹紧后均匀向下拉制。光学纤维丝的拉制过程决定了光纤类产品的光纤丝径尺寸、垂直度、光学纤维丝表面质量、扭丝度等质量指标，光学纤维丝的拉制装置是光学纤维丝拉制过程中的关键设备和装置，装置的稳定性和精度关系到光学纤维丝径的尺寸稳定性和丝径表面质量的稳定性。特别是对于制备硬质光纤传像元件的光学纤维丝，经过单丝拉制、一次复丝拉制、二次复丝拉制过程，使得光学纤维的表面的皮层玻璃厚度薄至0.2-0.3μm，稍有触碰和摩擦即会造成光纤皮层表面的破损，从而造成光学纤维的“漏光”，使得制备出的光纤传像元件内部产生“斑点”或“网格”缺陷，极大的降低了光纤传像元件的生产质量和产品合格率。

目前光学纤维的拉制方法主要是轮拉或抱拉的方式。轮拉主要是靠橡胶拉丝轮的转动摩擦实现光学纤维丝的拉制，光纤在拉制过程中与拉丝轮的橡胶表面是一个完全直接接触的过程，由于摩擦接触的过程造成光纤丝的表面极易发生破损，当拉丝温度较高时，极易烫伤橡胶拉丝轮的表面，在光学纤维丝的表面产生杂质污染；当拉丝温度较低时，又极易与橡胶拉丝轮发生打滑而无法拉丝，或者使光学纤维丝的表面产生皮层玻璃磨损等现象。抱拉主要是靠橡胶同步带接触光学纤维丝，其在拉制过程中也极易发生纤维丝打滑或光学纤维丝拉制过程中产生扭丝或者拉丝丝径不稳的现象，需要人为的干预拉丝过程，使得光学纤维丝的表面发生破损、粘连胶质颗粒杂质或使得拉制的光学纤维丝的垂直度和同心度变差等问题，从而造成光学纤维丝的拉丝质量下降。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的不足，提供了一种提高了光学纤维丝的表面质量及减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置，包括拉丝机构；

所述拉丝机构包括机械夹爪和能够上下移动的机械臂，所述机械臂的一端连接有机械夹爪，所述夹爪用于夹紧光学纤维丝后进行牵引拉制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过夹爪点接触光学纤维丝进行牵引拉制，实现了光学纤维丝的拉丝过程更加稳定，不会发生扭丝和拉丝过程打滑的现象，减少了光学纤维丝在拉制过程中的表面接触和皮层破损，提高了光学纤维丝拉制的表面质量和光学纤维丝的丝径的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作进一步的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识，附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明实施例提供的一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置的结构示意图。

图中，1-光纤预制棒；2-光纤拉丝炉；3-丝径测试仪；4-光学纤维丝；5-拉丝机构；51-夹爪；52-机械臂；53-位移滑块；54-位移限位块；55-位移滑动导轨；6-背板；7-切刀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置，包括拉丝机构5；

拉丝机构5包括夹爪51和能够上下移动的机械臂52，机械臂52的一端连接有夹爪51，夹爪51用于夹持光学纤维丝4后进行牵引拉制。

本发明通过机械臂点接触的方式与光学纤维丝接触后进行牵引拉制，实现了光学纤维丝的拉丝过程更加稳定，不会发生扭丝和拉丝过程打滑的现象，减少了光学纤维丝在拉制过程中的表面接触和皮层破损，提高了光学纤维丝拉制的表面质量和光学纤维丝的丝径的稳定性。

本实施例在上述实施例的基础上，还包括背板6，拉丝机构5安装固定在背板6上。

设置背板要来固定拉丝机构在光学纤维丝的一侧。

本实施例在上述实施例的基础上，拉丝机构5还包括位移滑块53和位移滑动导轨55，位移滑块53设置在位移滑动导轨55上，位移滑块53能够在位移滑动导轨55上滑动，具体的，位移滑块53通过电机驱动实现左右位移，其速度和方向可调节；机械臂52的另一端通过转轴连接位移滑块53；位移滑动导轨55与需要牵引拉制的光学纤维丝4垂直；位移滑动导轨55固定在背板6上。

通过位移滑块在位移滑动导轨上滑动，从而带动机械臂上下运动，由于所述位移滑动导轨与光学纤维丝垂直，使得位移滑块不存在重力下垂速度难以控制的问题，能够实现夹持光学纤维丝牵引拉制的匀速和保持丝径的稳定。

本实施例在上述实施例的基础上，拉丝机构5还包括位移限位块54，位移限位块54设置在位移滑动导轨55上。

本发明机械臂的上下移动牵引，通过设置在背板上的位移限位限制位移滑块的移动距离，来控制机械臂的位移距离，通过位移滑动的匀速运动和夹爪的夹持来控制光学纤维丝的垂直度和椭圆度以及光学纤维丝的丝径，拉丝牵引的速度通过控制位移滑块在位移滑动导轨上移动的速度来确定，移动速度可根据需要进行调节。

优选地，所述位移限位块为两个，间隔距离设置在所述位移滑动导轨上；所述位移滑块设置在两个位移限位块之间。

光学纤维丝的拉丝长度由机械臂的移动距离决定，机械臂能够往复上下牵引运动，械臂的移动距离通过两个位移限位块之间的距离限定，设置两个间隔距离的位移限位块，便于拉丝长度的确定。

本实施例在上述实施例的基础上，所述拉丝机构为两个以上，至少有两个拉丝机构分布于所述光学纤维丝的两侧。

设置两个或者多个机械臂拉丝机构，可进行联动控制，既能提高拉丝效率，也能确保拉丝精度。

参见图1，在光学纤维丝的两侧分别设有一配合运行的拉丝机构5，两个拉丝机构5中间为光学纤维丝4的牵引拉丝下垂通道，光学纤维丝4的牵引通过拉丝机构5的机械臂52上的夹爪51夹住向下牵引；两个机械臂52头部的夹爪牵引光学纤维丝4向下均匀拉制，且通过相互配合使光学纤维丝4以匀速向下拉制。

优选地，夹爪51为电动夹爪，机械臂52能够通过可编程逻辑控制器PLC程序设置来控制夹爪51的夹持力度和夹持位置。

采用电动夹爪，可自动控制光学纤维丝的夹持力度，能有效避免不必要的接触光学纤维丝的表面，实现点接触的拉丝方式，夹持力度太小，容易造成光学纤维丝打滑，夹持力度太大，容易将光学纤维丝夹断，因此通过夹爪力度的自动控制，能很好的避免以上问题。

本实施例在上述实施例的基础上，拉丝机构5的上方设有丝径测试仪3，拉丝机构5的下方设有切刀7。

设置丝径测试仪，可方便测量光学纤维丝的丝径，设置切刀可为自动切刀，用于切断已拉制好的光学纤维丝。

参见图1，一种使用上述的拉丝装置进行拉丝的方法，包括以下步骤：

(1)将光纤预制棒1在光纤拉丝炉2中熔融拉丝下垂得到光学纤维丝4，光学纤维丝4经夹爪51夹持；

(2)在垂直于光学纤维丝4的方向，移动位移滑块53向远离光学纤维丝4的方向运动，带动机械臂52上的夹爪51向下运动，然后牵引拉制光学纤维丝4，位移滑块53到达一端的位移限位块54，当机械臂52与位移滑动导轨55平行时，实现一个牵引拉制过程，然后夹爪51松开对光学纤维丝4的夹持，移动位移滑块53向靠近光学纤维丝4的方向运动，带动机械臂52上的夹爪51向上运动，位移滑块53到达另一端的位移限位块54，夹爪51再次夹持光学纤维丝4，重复上述的牵引拉制过程；

(3)牵引后的光学纤维丝4通过切刀7进行定长切割。

采用本发明的拉丝方法，使用机械臂的夹爪来夹紧光学纤维丝，机械臂通过点接触的方式与光学纤维丝接触，形成一个点接触的拉丝牵引方式，机械臂在牵引过程中不与光学纤维丝的其他位置发生接触或者触碰，减少了与光学纤维丝的接触，从而减少光纤表面缺陷的产生，以使得光学纤维丝在拉丝过程中丝径尺寸、光学纤维丝表面质量、垂直度、同心度、纤维丝径等性能指标更加稳定，不会发生扭丝和光纤丝表面破损的情况，保证了光学纤维丝的拉制质量，提高了光纤传像元件的内部成品质量。

优选地，切刀7的切割位置在夹爪51的夹持位置。

本发明的切割位置在夹爪的位置，避开夹爪未接触的位置，以减少光学纤维丝表面缺陷的产生。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种减少光学纤维丝表面缺陷的拉丝装置，其特征在于，包括拉丝机构；

所述拉丝机构包括夹爪和能够上下移动的机械臂，所述机械臂的一端连接有夹爪，所述夹爪用于夹紧光学纤维丝后进行牵引拉制；

还包括背板，所述拉丝机构安装固定在所述背板上；

所述拉丝机构还包括位移滑块和位移滑动导轨，所述位移滑块设置在所述位移滑动导轨上，所述位移滑块能够在位移滑动导轨上滑动，所述机械臂的另一端通过转轴连接所述位移滑块；所述位移滑动导轨与需要牵引拉制的光学纤维丝垂直；所述位移滑动导轨固定在所述背板上；

所述拉丝机构还包括位移限位块，所述位移限位块设置在所述位移滑动导轨上；

所述位移限位块为两个，间隔距离设置在所述位移滑动导轨上；所述位移滑块设置在两个位移限位块之间；

所述拉丝机构为两个，两个拉丝机构分布于所述光学纤维丝的两侧；

所述夹爪为电动夹爪，所述机械臂能够控制所述夹爪的夹持力度；

所述拉丝机构的上方设有丝径测试仪，所述拉丝机构的下方设有切刀；

所述切刀的切割位置在夹爪的夹持位置。

2.一种使用权利要求1所述的拉丝装置进行拉丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将光纤预制棒在光纤拉丝炉中熔融拉丝下垂得到光学纤维丝，所述光学纤维丝经夹爪夹持；

（2）在垂直于光学纤维丝的方向，移动位移滑块向远离光学纤维丝的方向运动，带动机械臂上的夹爪向下运动，然后牵引拉制光学纤维丝，位移滑块到达一端的位移限位块，当机械臂与位移滑动导轨平行时，实现一个牵引拉制过程，然后夹爪松开对光学纤维丝的夹持，移动位移滑块向靠近光学纤维丝的方向运动，带动机械臂上的夹爪向上运动，位移滑块到达另一端的位移限位块，夹爪再次夹持光学纤维丝，重复上述的牵引拉制过程；

（3）牵引后的光学纤维丝通过切刀进行定长切割。

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